Flächendeckende Sedimentkartierung in der deutschen AWZ · BSH: Manfred Zeiler, Claudia Propp, Maria Lambers-Huesmann Wissenschaftliche Kooperationspartner AWI: Christian Hass, Svenja

Flächendeckende Sedimentkartierung

in der deutschen AWZ

Methodik & Stand der Dinge

September 2014

Flächendeckende Sedimentkartierung

in der deutschen AWZ

Projektkoordination Wissenschaftliche Kooperationspartner

BSH – Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie

AWI – Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Wattenmeerstation Sylt CAU – Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Institut für Geowissenschaften SaM – Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Senckenberg am Meer IOW – Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Ziel des Projektes

Flächendeckende Erfassung der Sedimentverteilung auf dem Meeresboden in standardisierter Weise

flächendeckende Informationen bezüglich der Sedimentverteilung liegen bisher nicht vor • flächendeckende Informationen nur aus gröberen Rastern bekannt

(Figge, 1981; BSH/ IOW, 2012) Interpolation

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BSH/IOW (2012)

Laurer et al. (2013)

Ziel des Projektes

Flächendeckende Erfassung der Sedimentverteilung auf dem Meeresboden in standardisierter Weise

flächendeckende Informationen bezüglich der Sedimentverteilung liegen bisher nicht vor • flächendeckende Informationen nur aus gröberen Rastern bekannt

(Figge, 1981; BSH/ Tauber, 2012) Interpolation

essentielle Grundlage für die Erfassung und Abgrenzung von Biotoptypen im Rahmen des BfN-Clusters 6 „Kartierung und Registrierung der marinen Lebensraumtypen bzw. Biotope in der deutschen AWZ“

4

5

Flächendeckende, hochaufgelöste Kartierung der Sedimente in der AWZ 1te Phase: Juni 2012 – Oktober 2014

• Erstellung einer Kartierungsanleitung insb. Erarbeitung standardisierter Verfahren

• Datenerhebung & Datenauswertung: NATURA 2000-Schutzgebiete

• Datenrecherchen

Ziel des Projektes

Datenerhebung - Geräte:

• Seitensichtsonar • Bodengreifer • Unterwasser-Videoaufnahmen • Fächerecholot

Kastengreiferprobe

Videoaufnahme

Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM

Datenerhebung

6

Seitensichtsonar z.B. Teledyne Benthos 1624 Quelle: www.seafloorsystems.com

Quelle

: G

eolo

gie

, B

SH

Seitensichtsonardaten („Wasserfallmodus“)

Quelle

: G

eolo

gie

, B

SH

Blondel & Lurton (1997)

wichtiger Einflussfaktor: Rauigkeit

Rückstreuung( Backscatter)

gering hoch

Datenerhebung

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Methodik Seitensichtsonar

Blondel & Lurton (1997)

Seitensichtsonardaten („Wasserfallmodus“)

Qu

elle

:: B

arth

olo

mä/

Ho

ller,

SaM

8

während der Datenerhebung:

Maßstab: 1:400.000 Quelle: Bartholomä/ Holler, SaM „Wasserfallmodus“

& &

Quelle: Geologie, BSH

Datenerhebung

Quelle: Papenmeier/Hass, AWI


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Prozessierung der Seitensichtsonar-Rohdaten

Mosaik mit räumlicher Auflösung von 1m


Datenprozessierung


10

Prozessierung der Seitensichtsonar-Rohdaten

Mosaik mit räumlicher Auflösung von 1m

Quelle: Tauber, IOW

Datenprozessierung


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nach Datenaufnahme & Datenprozessierung:

Mosaik (flächendeckend) & Korngrößendaten & Videoaufnahmen

Dateninterpretation

Datenprozessierung

Greiferprobe

Mosaik



Quelle

: G

eolo

gie

, B

SH

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Dateninterpretation &

Erstellung von Sedimentverteilungskarten

Dateninterpretation

Qu

elle

: P

apen

mei

er/H

ass,

AW

I

Qu

elle

: P

apen

mei

er/H

ass,

AW

I

Qu

elle

: P

apen

mei

er/H

ass,

AW

I

Quelle:

Geologie, BSH


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Abgrenzungskriterien – grundlegende Überlegungen

• Datengrundlage: Rückstreu-Mosaik

• Klassifizierung & Abgrenzung: visuell (& überwachter Einsatz von Klassifikationssoftware)

• Unterscheidung in scharfe Grenzen & graduelle Übergänge

Ziel: nachvollziehbare Kriterien für die Abgrenzung von Sedimenttypen

Dateninterpretation

• Welche Sedimenttypen sollen auskartiert werden?

• Fragen der Generalisierung:

Mindestgröße für zu erfassende Strukturen (heterogene Sedimentverteilung)

Bearbeitungsmaßstab

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Kartierung auf Basis der Mosaike (Auflösung 1 m)

Generalisierung

• Maßstab als Richtwert für Bearbeitung – 1:10.000

17

00

m

Maßstab 1:10.000 2200 m

Dateninterpretation

• Mindestgröße der zu erfassenden (zusammenhängenden) Strukturen – ~100 m

Quelle: Papenmeier/Hass, AWI Richter/ Schwarzer, IfG-CAU Geologie, BSH

Quelle:

Geologie, BSH

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Kartierung auf Basis der Mosaike (Auflösung 1 m)

Generalisierung

• Maßstab als Richtwert für Bearbeitung – 1:10.000

• Mindestgröße der zu erfassenden (zusammenhängenden) Strukturen – ~100 m

• „heterogene Texturen“: Mindestabstand unterschiedlicher Sedimenttypen < 100 m

heterogene Textur

100 m

Dateninterpretation

100 m

Quelle: Geologie, BSH Quelle: Geologie, BSH

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• Erfassung der Bodenstrukturen als Polygone

Dateninterpretation

Borkum Riffgrund


17

• Solitäre Strukturen werden als Punkte erfasst (z.B. einzelne Steine, Pockmarks)

• Ergebnis = digitaler, kombinierter Kartensatz bestehend aus

1. Polygonen/Linien (Bodenstrukturen) & Punkten (solitäre Strukturen)

2. Mosaike im Hintergrund

• Erfassung der Bodenstrukturen als Polygone Möglichkeit der Kennzeichnung unscharfer Grenzen mittels gestrichelter Linien

Dateninterpretation

&

Quelle aller Abbildungen: Richter/ Schwarzer, IfG-CAU

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Sedimenttyp Erläuterung

Schlick

Schluff

Sand Fein-, Mittel-, Grob-

Kies Fein-, Mittel-, Grob-

Torf

Geschiebemergel

Schillplaster

Restsediment

nicht klassifizierbar

Kombinationen:

Bis (-) Sedimenttypen nicht weiter

differenzierbar

Gemenge (/) Mischklasse

Und (+) Flächen mit heterogener Textur

Welche Sedimenttypen können aus den Rückstreusignalen differenziert werden?

Dateninterpretation

19

Dateninterpretation

Sylter Außenriff


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Dateninterpretation

Quelle aller Abbildungen: Papenmeier/Hass, AWI

21

Dateninterpretation

Darstellung der Sedimenttypen als Polygone

Sedimenttyp


22

Dateninterpretation

Grenzen

Scharfe Grenze

Gradueller Übergang

Darstellung der Sedimenttypen als Polygone & Kennzeichnung der Grenzen • Scharfe Grenzen – durchgezogen Linien • Graduelle Übergänge – gestrichelte Linien


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Beispiel Sedimentverteilungskarte



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Vergleich mit interpolierten Daten („Figge-Karte“, Laurer et al. 2013)




25

Vergleich mit interpolierten Daten („Figge-Karte“, Laurer et al. 2013)


Quelle: Laurer et al. 2013)


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Bereits existierende Daten

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Stand der Dinge

Neue Datenerhebungen in den letzten 2 Jahren

Zusammenstellung der bereits existierenden Daten

CAU IOW

Bereits existierende Daten

SaM

AWI

BSH

CAU

Stand der Dinge & Blick in die Zukunft

Flächen mit heterogener Sedimentverteilung in der deutschen Nordsee. Hintergrund: Sedimentverteilung nach FIGGE (Laurer et al. 2013)

Weitere Datenerhebungen in Natura 2000-Schutzgebieten

Datenerhebungen in der gesamten AWZ: unterschiedliche Kartierungmodi

100% Flächenabdeckung: Gebiete mit heterogener Sedimentverteilung 50% Flächenabdeckung: Gebiete mit homogener Sedimentverteilung

Flächen mit heterogener Sedimentverteilung in der deutschen Ostsee. Hintergrund: Sedimentverteilung nach TAUBER (BSH/IOW, 2012)

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Stand der Dinge & Blick in die Zukunft

Fazit am Ende der ersten Phase:

• umfangreiche neue Datenerhebungen in den NATURA 2000-Schutzgebieten

• Entwicklung einer standardisierten

Kartierungsanleitung

• umfangreiche Datenauswertungen

• erste Sedimentverteilungskarten

Weiterführende Arbeiten:

• Weiterentwicklung der Kartierungsanleitung ergänzende Methoden: Fächerecholot & Sedimentecholot Problematik der Steinfeld-Abgrenzung

• neue Datenerhebungen in der gesamten AWZ

• kontinuierliche Datenauswertungen von neuen und alten Daten

Erstellung von hochaufgelösten Sedimentverteilungskarten Einbringung der hochaufgelösten Sedimentkarten in die Biotopkartierung

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Projektkoordination

BSH: Manfred Zeiler, Claudia Propp, Maria Lambers-Huesmann

Wissenschaftliche Kooperationspartner

AWI: Christian Hass, Svenja Papenmeier

CAU: Klaus Schwarzer, Peter Richter

IOW: Franz Tauber

SaM: Alexander Bartholomä, Peter Holler

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